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Verschweißen von Glas mit Metall Dem Verschweißen von Glas bzw. eines
glasähnlichen Werkstoffs mit Metall stellen sich infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit
des Glases sowie dadurch, daß sein Ausdehnungskoeffizient merklich geringer ist
als der von Metallen, große Schwierigkeiten entgegen; so stimmt z. B. die Schrumpfung
der Metalle mit der des Glases von der Erweichungstemperatur bis zur Abkühlung nicht
überein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezweckt, diesen Übelständen abzuhelfen
und besteht darin, zwischen Metall und Glas einen Werkstoff einzufügen, der sowohl
an dein einen als auch an dem anderen der erstgenannten Stoffe haften und infolge
seiner physikalischen Eigenschaften eine derart elastische Verbindung herstellen
kann, daß ein Losreißen durch ungleiche Schrumpfung von Metall und Glas vermieden
wird.
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Der Werkstoff, der eine derartige Verbindung in vorteilhafter Weise
herzustellen ermöglicht, besteht aus einem oberflächlich oxydierten Metall, wie
z. B. Aluminium oder Kupfer. Dieses Metall wird auf der zu verschweißenden, vorher
abgebeizten Metalloberfläche vorzugsweise in körnigem Zustand aufgetragen. Dies
kann durch einen beliebigen bekannten Arbeitsvorgang erfolgen, insbesondere durch
Aufspritzen geschmolzener Metalltröpfchen,
Wenn die zu überziehende
Fläche von geringer Ausdehnung ist'und starke Krümmungen aufweist; ist es zweckmäßiger,
die abgebeizte Fläche mit dem Überzugsmetall kräftig derart abzureiben, daß Metallteilchen
von dem so geschaffenen Reibwerkzeug losgerissen werden und unter der Wirkung des
Drucks und der durch das Reiben erzeugten Wärme an dieser Fläche haftenbleiben.
Das Reibwerkzeug erhält.zweckmäßig eine der zu iiberziebenden Fläche angepaßte Form,
wie z. B. die einer Scheibe oder auch einer Bürste, deren Borsten aus dem Überzugsuietall
hergestellt sind, und man erteilt ihm vorzugsweise eine rasch drehende Bewegung.
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Handelt es sich bei der zu überziehenden Oberfläche uni die eines
Drahtes, dann zieht man den letzteren durch ein mit dem Überzugsmetall ausgekleidetes
Kaliber.
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Die im nachstehenden angegebenen Einrichtungen zum Auftragen des Überzugsmetalls
auf das zu verschweißende Metall sollen keine Einschränkung, sondern lediglich Beispiele
darstellen, wobei das Auftragen im wesentlichen darin besteht, daß die Teilchen
des ersteren Metalls unter der gemeinsamen Einwirkung von Druck und Hitze auf der
Oberfläche des letzteren abgesetzt werden.
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Die Temperaturerhöhung kann noch durch Beheizung des Reibwerkzeugs,
der Oberfläche oder beider mittels einer beliebigen Wärmequelle, wie z. B. eines
Brenners, gesteigert werden, was gleichzeitig die Oxydierung des Überzugsmetalls
begünstigt; der Oxydierungsgrad kann auch durch entsprechende Zusammensetzung des
im Brenner verwendeten gasförmigen Brennstoffs eingestellt werden.
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Das Haften des Glases an dem solcherart an der Oberfläche mit dem
Werkstöff überzogenen Metall erfolgt entweder durch Druck oder durch Eindringen
des Metallgegenstandes in die Glasmasse bei einer Temperatur, die mindestens dem
Nachlassen der Molekularspannungen im Glas entspricht und sogar bis zum Schmelzpunkt
gehen kann. In letzterem Fall wird das Glas zweckmäßig in reduzierender Atmosphäre
aus einem reduzierende Bestandteile enthaltenden Glasfluß erschmolzen; diese Schmelze
soll daher nach Möglichkeit keine oxydierenden Bestandteile, wie z. B. Arsenik oder
Antimonoxyd, enthalten; dagegen erleichtert die Anwesenheit 'von 13orsäureanhydrid
im Glasfluß die Vereinigung des Glases mit dem Oxydhäutchen, das den körnigen, in
der obenstehenden Weise erhaltenen Metallüberzug bedeckt.
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Es ist bereits früher vorgeschlagen worden, das Metall mit dem Glas
entweder dadurch zu verschweißen, daß das Glas auf das Metall oder das Metall auf
das Glas aufgespritzt wurde, wobei jedoch die Oxydierung des Metalls vermieden werden
sollte, oder dadurch, daß als Zwischenbindemittel eine Schicht aus nicht oxydiertem
Metall, wie z. B. Chrom oder einer Chromlegierung, Wolfram oder Silber, oder auch
eine Schicht aus Glasfluß oder Schmelz' zur Verwendung gelangte, oder endlich auch
dadurch, daß man das Metall selbst oxydierte, das mit dem Glas verbunden werden
sollte. Gegenüber diesen Verfahren, die zum bisherigen Stand der Technik gehören,
sind die Verfahren gemäß vorliegender Erfindung neu und ermöglichen es, einen beliebigen
Glaskörper mit einem beliebigen Metall in der Weise zu verschweißen, daß der Schweißstelle
eine Festigkeit und eine Dichtigkeit verliehen werden, die bisher noch nicht erreicht
worden sind. Wie oben erwähnt, sind diese neuartigen Verfahren hauptsächlich dadurch
gekennzeichnet, daß einerseits das zu verschweißende Metall mit einer Schicht aus
einem oxydierten Hilfsmetall oder aus einer oxydierten Legierung überzogen wird,
dessen bzw. deren Oxyd sich mit dein Glas gut verbindet, worauf das zu verschweißende
so überzogene Metall auf das Glas aufgedrückt wird, (las vorher auf eine Temperatur
erhitzt wurde, die mindestens der Temperatur gleichkommt, bei der die inneren Spannungen
des Glases nachlassen, und daß andererseits als Hilfsmetall vorzugsweise ein im
warmen Zustand leicht oxydierbares Metall, wie z. B. Aluminium, Kupfer oder Legierungen
dieser beiden Metalle, gewählt werden.
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Die Zeichnungen stellen schematisch einige Ausführungsbeispiele der
Erfindung dar.
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Abb. i zeigt das Anbringen eines Metallscheibchens auf einer Glasplatte;
Abb. 2 erläutert das Einsetzen eines Metallgitters zwischen zwei Glasscheiben; Abb.
3 stellt das Einfügen von Metallstücken in eine Glasmasse dar; Abb. 4 zeigt ein
Konservenglas mit erfindungsgemäß ausgeführtem Verschluß ; Abb:5 bis 7 sind Längsschnitte
durch einige andere Ausführungsformen dieses Konservenglases; Abb.8 zeigt ein Bierglas
mit erfindungsgemäß mit dem Glasteil verschweißtem Metallhenkel; Abb. 9 stellt einen
elektrischen Isolierkörper dar, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit seiner
Isolatorstütze verschweißt ist, und Abb. io und i i zeigen je in Ansicht von unten
bzw. im Längsschnitt längs A-B-C einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Lampensockel.
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In Abb. i wird ein Metallscheibchen i, dessen Unterseite mit einem
körnigen Überzug 2 aus oberflächlich oxydiertem Metall versehen ist, unter Druck
zwischen zwei Preßbacken 3 und 4 auf eine in dien oben beschriebenen Weise vorher
beheizte Glasplatte 5 angeklebt.
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In Abb. 2 wird ein Metallgegenstand 6, dessen Oberfläche mit -dem
körnigen Überzug ? versehen ist, z. B. ein Draht- bzw. Blechgitter od. dgl., zwischen
zwei Glasscheiben 8 und 9 eingeführt, die in der obenstehenden Weise beheizt werden
und die man' unter Druck zwischen zwei Preßbacken io und i i mit diesem Metallgegenstand
verschweißt.
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Man kann auch so vorgehen, daß man das Gitter auf eine erste Schicht
gegossenen und gewalzten Glases legt und dann beide mit einer zweiten Schicht gegossenen
und gewalzten Glases bedeckt. Durch den Druck des 2eweiten Walzvorganges auf die
drei übereinandergelegten Teile werden diese miteinander verschweißt, so daß man
eine Drahtglasplatte
erlt;ilt, die sich infolge des Überzugs aus
oxydiertem Metall, der eine einwandfreie Verbindung mit dem Glas herstellt, von
allen ähnlichen bekannten Erzeugnissen durch das reinliche Aussehen des Gitters
unterscheidet.
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In A11>. 3 werden die Metallteile 12, 13, 14 und 15, deren Oberfläche
mit dem körnigen Überzug 16 versehen ist, in die Bohrungen 17 einer Gußform 18 gesteckt,
die mit geschmolzenem Glas i9 ausgegossen wird, wobei (las Glas an die Wände der
Gußform 18 sowie an ihren Deckel 2o durch einen Stempel 21 derart ruigel)reßt wird,
(laß die Metallgegenstände teilweise in der Glasmasse zu liegen kommen.
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Nach A11>. 4 wird ein Glasgefäß 22, das z. B. zur Aufbewahrung von
Konserven dienen kann, durch einen Metalldeckel 23 mit Hilfe eines Metallrings 2_I
mit L-Profil verschlossen, wobei der zylindrische 'feil dieses Rings auf der Innenseite
mit einem körnigen Überzug 25 aus oberflächlich oxydiertem Metall versehen ist.
Dieser Ring wird derart in die Preß.form eingesetzt, daß das Glas beim Pressen des
Gefäßes am inneren Überzug des zylindrischen Teils haftentleibt. Anstatt (las mit
seinem Ring versehene Gefäß in der üblichen Weise zu kühlen, kann es vorteilhaft
sein, es sofort nach dem Herausnehmen aus der Preßform einem gewissen Härtungsvorgang
zu unterwerfen. Unabhängig von dieser Behandlung wird der Deckel 23 mit dem Ring
24 durch Löten oller Falzen verbunden.
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Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Abb. 5 wird ein etwa zylindrisches,
mit einem oberflächlich oxydierten körnigen Metallüberzug 27 belecktes Ringstück
26 beim Gießen bzw. Pressen in die Kante des Glasgefäßes 28 eingesetzt, und der
Deckel 29, dessen Rand 3o aufgebogen ist, wird mit diesem Rand auf das Ringstück
26 aufgelötet bzw. aufgefalzt.
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Bei der :Ausführungsform nach Abb. 6 ist ein dem Ring 24 nach Abb.
4 entsprechender Ring 31 wie dieser an dem Glasgefäß 32 befestigt, während ein ebenfalls
mit einem körnigen oberflächlich oxydierten Metall 34 überzogener ähnlicher Ring
33 in derselben Weise an der Kante des Glasdeckels 35 befestigt ist; die beiden
Ringe 31 und 33 werden 'hierauf mit ihren aneinanderliegenden Randteilen zusammengelötet
oder -gefalzt.
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Abb. 7 stellt als weitere Ausführungsmöglichkeit ein Glasgefäß 36
mit einem nach Art des Ringstuckes 26 in Abb.5 in die Kante des Glasgefäßes eingesetzten
Ringstück 37 und einen Glasdeckel 38 mit einem Ringstück 39 dar, das ebenfalls mittels
eines oberflächlich oxydierten Metalls 4o in die Randkante (fieses Deckels eingesetzt
ist, wobei die beiden Ringstücke 37 und 39 miteinander verlötet oder verfalzt werden.
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Wie aus Abb. 8 hervorgeht, ist ein Metallhenkel ,;i mit seinen Enden
in die Wandung eines Bierglases 42 unter Zwischenschaltung von oberflächlich oxydiertem,
körnigem, auf die Endteile des Henkels ;rufgetragenem Metall 43 eingesteckt.
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Man kann die Erfindung auch auf alle anderen hohlen Glasgefäße niit
Metallhenkel oder -griff, wie z. B. Tassen, Küchen- oder Tafelgeschirr, anwenden,
z.13. tun einen Griff an einer Pfanne aus hochsiliciumhaltigem Glas, wie sogenanntem
Pyrexglas, zu befestigen.
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Nach Abb. 9 ist eine Isolatorstütze 44, die mit einem oberflächlich
oxydierten körnigen Metallüberzug 45 überzogen ist, in einem Glasisolator 46 befestigt.
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Schließlich stellt Abb. io in Ansicht von unten und Abb. i i im Längsschnitt
längs A-B-C von Abb. io einen Glassockel 47 für eine elektrische Lampe dar, auf
dem nach dem erfindungsgemäßeil Verfahren und unter Zwischenschaltung von oberflächlich
oxydiertem, körnigem Meta1148 einerseits die Kontaktplättchen 49 und anderersei.tis
die Zapfen 5o zur Befestigung in einer Bajonettfassung angebracht sind.
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Als weitere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung kann man noch die
Wärmestrahlgeräte oder Heizschirme anführen, die einen nach dem. erfindungsgemäßen
Verfahren mit einer Platte od. dgl. aus Glas oder glasähnlichem Werkstoff verschweißten
Metallwiderstand erhalten.